RU205077U1 - Тяговая подстанция постоянного тока с системой накопления электроэнергии - Google Patents
Тяговая подстанция постоянного тока с системой накопления электроэнергии Download PDFInfo
- Publication number
- RU205077U1 RU205077U1 RU2021102134U RU2021102134U RU205077U1 RU 205077 U1 RU205077 U1 RU 205077U1 RU 2021102134 U RU2021102134 U RU 2021102134U RU 2021102134 U RU2021102134 U RU 2021102134U RU 205077 U1 RU205077 U1 RU 205077U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- voltage
- traction
- substation
- energy
- power supply
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
- B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
- B60M3/06—Arrangements for consuming regenerative power
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к электрифицированному железнодорожному транспорту, а именно к системе тягового электроснабжения, содержащей тяговую подстанцию постоянного тока с понижающим трансформатором и преобразовательными агрегатом, трансформатором собственных нужд, трансформаторами напряжения и тока, коммутационным оборудованием, распределительным устройством среднего переменного напряжения 6(10) кВ и выпрямленного напряжения 3,3 кВ, системой постоянного тока напряжением 110(220) В и переменного напряжения 0,4 кВ для питания оперативных цепей собственных нужд, а также системой накопления электроэнергии и преобразователями постоянно/постоянного напряжения и постоянно/переменного напряжения с датчиками тока и напряжения, системой автоматического управления.Целью полезной модели является повышение энергетической эффективности работы системы тягового электроснабжения постоянного тока, содержащей тяговую подстанцию постоянного тока.Предлагаемое устройство позволяет принимать энергию рекуперации поезда и использовать ее на собственные нужды тяговой подстанции, повысить энергетическую эффективность системы тягового электроснабжения и эффективность использования энергии рекуперативного торможения.
Description
Полезная модель относится к электрифицированному железнодорожному транспорту, а именно к системе тягового электроснабжения, содержащей тяговую подстанцию постоянного тока с понижающим трансформатором и преобразовательными агрегатом, трансформатором собственных нужд, трансформаторами напряжения и тока, коммутационным оборудованием, распределительным устройством среднего переменного напряжения 6(10) кВ и выпрямленного напряжения 3,3 кВ, системой постоянного тока напряжением 110(220) В и переменного напряжения 0,4 кВ для питания оперативных цепей собственных нужд, а также системой накопления электроэнергии и преобразователями постоянно/постоянного напряжения и постоянно/переменного напряжения с датчиками тока и напряжения, системой автоматического управления.
Целью полезной модели является повышение энергетической эффективности работы системы тягового электроснабжения постоянного тока, содержащей тяговую подстанцию постоянного тока.
Предлагаемое устройство позволяет принимать энергию рекуперации поезда и использовать ее на собственные нужды тяговой подстанции, повысить энергетическую эффективность системы тягового электроснабжения и эффективность использования энергии рекуперативного торможения.
Известны тяговые подстанции постоянного тока с различным составом оборудования. Недостатком данных устройств является отсутствие возможности использования хранении электроэнергии на собственные нужды тяговой подстанции, обусловленное составом оборудования и режимами работы системы тягового электроснабжения и электроподвижного состава.
Известно устройство тяговой подстанции постоянного тока [1], в котором используются полупроводниковые преобразователи, катодные трехполюсные выключатели, диодные разрядные устройства, сглаживающие устройства, диодные разрядные устройства. Недостатком устройства является невозможность приема и хранения электроэнергии рекуперации поезда.
Известно устройство тяговой подстанции постоянного тока [2], в котором используются полупроводниковые выпрямители, фидера контактной сети, обходные разъединители, сглаживающее устройство, диодное разрядное устройство. Недостатком устройства является невозможность приема и хранения электроэнергии рекуперации поезда.
Известно устройство электропитания приборов мониторинга и учета электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока [3], в котором используются импульсный блок питания. Недостатком устройства является невозможность приема и хранения электроэнергии рекуперации поезда.
Известно устройство суперконденсаторное электропитания оперативных токов тяговых подстанций [4], в котором используются блоки суперкондесаторов, батарея тяговых аккумуляторов, блок питания заряда, блок многокональной коммутации и защиты балластных резисторов, блок мониторинга. Недостатком устройства является невозможность приема и хранения электроэнергии рекуперации поезда.
Известно устройство усиления системы тягового электроснабжения [5], в котором используется накопитель гидроаккумуляторной тяговой электростанции. Недостатком устройства является невозможность передачи энергии от накопителя в цепи собственных нужд подстанции.
Известен пост секционирования постоянного тока с гибридным накопителем электроэнергии [6], в котором используется емкостной и электрохимический накопитель, преобразователь, датчики тока и напряжения, фильтрующее устройство. Недостатком устройства является невозможность передачи энергии от накопителя в цепи собственных нужд подстанции.
Известно устройство тяговой подстанции постоянного тока со сверхпроводниковым индуктивным накопителем энергии [7], в котором используется силовой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр с реактором, блок конденсаторов, сверхпроводниковый индуктивный накопитель энергии, четыре криотрона, шесть полупроводниковых управляемых ключей, блок управления криотронами и полупроводниковыми ключами, датчики тока и напряжения. Недостатком устройства является невозможность передачи энергии от накопителя в цепи собственных нужд подстанции.
Известно устройство тяговой подстанции постоянного тока с инерционным накопителем энергии [8], в котором используется силовой трансформатор, выпрямитель, сглаживающий фильтр с реактором, инерционный накопитель, блок преобразования, регулирования и перераспределения энергии, датчики тока и напряжения. Недостатком устройства является невозможность передачи энергии от накопителя в цепи собственных нужд подстанции.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) является тяговая подстанция постоянного тока с емкостным накопителем энергии [9], которая содержит преобразовательный трансформатор, выпрямительно-инверторный агрегат, батарею емкостных накопителей энергии, реактор.
В прототипе технический результат приема энергии рекуперации обеспечивается за счет использования емкостных накопителей энергии.
Недостатками данной схемы являются:
1) отсутствие возможности использования накопленной энергии рекуперативного торможения поезда на собственные нужды подстанции;
2) наличие дополнительного инверторного преобразователя для передачи энергии рекуперации через преобразовательный трансформатор на шины переменного тока подстанции;
3) отсутствие системы управления системой накопления электроэнергии.
Особенностью работы системы тягового электроснабжения постоянного тока на участках с рекуперативным торможением является необходимость применения инверторных преобразователей или систем накопления электроэнергии, позволяющих осуществить прием избыточной энергии рекуперации для возврата в сеть внешнего электроснабжения или для хранения и последующей отдачи тяговой нагрузки соответственно.
Предлагаемое устройство может быть использовано на тяговых подстанциях, постах секционирования контактной сети, других линейных устройствах системы тягового электроснабжения постоянного тока напряжением 3,3 кВ.
Система накопления электроэнергии на тяговой подстанции постоянного тока позволяет осуществлять прием энергии рекуперирующего электроподвижного состава, отдавать накопленную энергию нагрузке собственных нужд подстанции, разгрузить трансформатор собственных нужд, а также исключить использование инверторных преобразователей, подключенных к преобразовательному трансформатору.
Технический результат обеспечивается за счет использования преобразователей постоянно/постоянного и постоянно/переменного напряжения, позволяющих преобразовать и передать энергию рекуперации, системы накопления электроэнергии с датчиками тока и напряжения, электронного ключа, системы управления.
Структурная схема предлагаемого устройства приведена на фиг. 1.
Заявленное устройство состоит из системы накопления электроэнергии СНЭ 1, датчика тока 2 и напряжения 3, электронного ключа 4, понижающего преобразователя постоянно/постоянного напряжения 5, датчика напряжения 6, системы автоматического управления (САУ) 7, преобразователя постоянно/переменного напряжения 8, трансформатора собственных нужд 9, автоматического выключателя 10, преобразовательного трансформатора 11, выпрямителя 12.
Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом. Заряд СНЭ осуществляется при повышении напряжения при рекуперации электроподвижного состава. Датчик напряжения 6, подключенный к шинам постоянного тока напряжением +3,3 кВ и -3,3 кВ позволяет измерять напряжение и передавать информацию в блок САУ 7 для определения случаев повышения напряжения выше напряжения холостого хода подстанции. САУ 7 формирует управляющие импульсы на полупроводниковые ключи преобразователя 5 постоянно/постоянного напряжения для понижения напряжения и передачи мощности от шин РУ-3,3 кВ к системе оперативного постоянного тока напряжением 110(220) В и последующей передачи ее в систему накопления электроэнергии СНЭ 1.
В режиме разряда энергия, накопленная в СНЭ 1, при соблюдении заданных условий состояния, контролируемых датчиками напряжения 3 и тока 2, передается нагрузке собственных нужд постоянного напряжения подстанции и через двунаправленный преобразователь 8 постоянно/переменного напряжения к нагрузке собственных нужд переменного напряжения. Электронный ключ 4, понижающий преобразователь постоянно/постоянного напряжения 5, преобразователь постоянно/переменного напряжения 8 управляются САУ 7.
Система накопления электроэнергии СНЭ состоит из накопительных элементов электрохимического или емкостного типа, подключение которых выполнятся путем последовательно/параллельного набора накопительных элементов для получения требуемых параметров напряжения и емкости батареи СНЭ.
Система автоматического управления САУ подключается по аналоговым/дискретным входам/выходам к датчикам напряжения 3 и 6, датчику тока 2, электронному ключу 4, преобразователю постоянно/постоянного напряжения 5 и преобразователю постоянно/переменного напряжения 8, автоматическому выключателю 10 трансформатора собственных нужд ТСН 9. В случае регистрации параметров с датчиков 2, 3 и 6 сигнализирующих об исправности состоянии преобразователя 5 и готовности системы накопления электроэнергии СНЭ 1 электронный ключ 4 находится в открытом положении, а автоматический выключатель 10 трансформатора собственных нужд 9 отключен. Питание собственных нужд осуществляется СНЭ. При выходе контролируемых с помощью датчиков 2, 3 и 6 показателей за границы рабочих диапазонов САУ 7 подает команду на закрытие электронного ключа 4 и включение автоматического выключателя 10 для подачи энергии к нагрузке собственных нужд подстанции от трансформатора собственных нужд 9.
Достоинством предлагаемого устройства является повышение энергетической эффективности системы тягового электроснабжения постоянного тока и снижение потребления электроэнергии на собственные нужды подстанции за счет использования энергии рекуперации поезда.
Библиографический список
1. Пат. RU (11) 97108667 (13) U1 МПК В60М 3/00 Тяговая подстанция постоянного тока / С.Х. Даричев, В.Н. Пупынин, В.Л. Солдатов №97108667/09; Заявлено 02.06.1997; Опубл. 10.01.1999. Бюл. №54.
2. Пат. RU (11) 30472 (13) U1 МПК В60М 3/00 Тяговая подстанция постоянного тока / А.Н. Марикин, О.А. Степанская, А.В. Мизинцев №2003100363/20; Заявлено 08.01.2003; Опубл. 27.06.2003. Бюл. №18.
3. Пат. RU (11) 189408 (13) U1 МПК Н02М 3/155 Устройство электропитания приборов мониторинга и учета электрической энергии тяговой сети железных дорог постоянного тока / М.М. Никифоров, Ю.В. Плотников, В.Т. Черемисин №2019102754; Заявлено 10.01.2019; Опубл. 20.05.2019. Бюл. №15.
4. Пат. RU (11) 137433 (13) U1 МПК H02J 9/00 Суперконденсаторное устройство электропитания оперативных токов тяговых подстанций / А.З. Жук, М.В. Голиков, А.Ф. Герасимов, С.П. Сергиенков №2013140268/07; Заявлено 30.08.2013; Опубл. 10.02.2014. Бюл. №4.
5. Пат. RU (11) 2726498 (13) С1 МПК В60М 3/02 Способ усиления системы тягового электроснабжения / Ю.Л. Беньяш №2020107766; Заявлено 20.02.2020; Опубл. 14.01.2020. Бюл. №20.
6. Пат. RU (11) 182831 (13) U1 МПК В60М 3/00 Пост секционирования постоянного тока с гибридным накопителем энергии / В.Л. Незевак, В.Т. Черемисин, А.П. Шатохин №2017144925; Заявлено 20.12.2017; Опубл. 04.09.2018. Бюл. №25.
7. Пат. RU (11) 2259284 (13) С2 МПК В60М 3/06 Тяговая подстанция постоянного тока с сверхпроводниковым индуктивным накопителем энергии / А.Л. Быкадаров, Т.А. Заруцкая, А.Д. Петрушин, Е.П. Фигурнов №2003104912/11; Заявлено 18.02.2003; Опубл. 27.08.2005. Бюл. №24.
8. Пат. RU (11) 2636847 (13) С1 МПК В60М 3/06 Тяговая подстанция постоянного тока с инерционным накопителем энергии / И.А. Кондрашев №2016132116; Заявлено 03.08.2016; Опубл. 28.11.2017. Бюл. №34.
9. Пат. RU (11) 2365017 (13) С1 МПК В60М 3/00 Тяговая подстанция постоянного тока с емкостным накопителем электроэнергии / Е.Н. Алексеев, Т.П. Добровольские №2008125602/09; Заявлено 26.06.2008; Опубл. 20.08.2009. Бюл. №23.
Claims (1)
- Тяговая подстанция постоянного тока, содержащая преобразовательный трансформатор и выпрямитель, трансформатор собственных нужд, систему накопления электроэнергии, отличающаяся тем, что тяговая подстанция содержит понижающий преобразователь постоянно/постоянного напряжения, подключенный с одной стороны к плюсовой и минусовой шинам подстанции, с другой стороны к шинам оперативного напряжения постоянного тока, к которым подключена система накопления электроэнергии и преобразователь постоянно/переменного напряжения, подключенный другим концом к шинам переменного напряжения собственных нужд подстанции от трансформатора собственных нужд, датчики тока и напряжения, подключенные для измерения тока и напряжения, электронный ключ в цепи системы накопления и автоматический выключатель в цепи трансформатора собственных нужд, систему автоматического управления преобразователями, электронным ключом и автоматическим выключателем трансформатора собственных нужд для покрытия нагрузки собственных нужд, в зависимости от мощности рекуперации на шинах подстанции и степени заряженности системы накопления.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021102134U RU205077U1 (ru) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Тяговая подстанция постоянного тока с системой накопления электроэнергии |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021102134U RU205077U1 (ru) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Тяговая подстанция постоянного тока с системой накопления электроэнергии |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU205077U1 true RU205077U1 (ru) | 2021-06-25 |
Family
ID=76504983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021102134U RU205077U1 (ru) | 2021-01-29 | 2021-01-29 | Тяговая подстанция постоянного тока с системой накопления электроэнергии |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU205077U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU30472U1 (ru) * | 2003-01-08 | 2003-06-27 | Петербургский государственный университет путей сообщения | Тяговая подстанция постоянного тока |
| RU2365017C1 (ru) * | 2008-06-26 | 2009-08-20 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Тяговая подстанция постоянного тока с емкостными накопителями энергии |
| CN103434421A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-12-11 | 华北电力大学（保定） | 一种基于新能源的混合双向互动式直流牵引供电系统 |
| RU2636847C1 (ru) * | 2016-08-03 | 2017-11-28 | Илья Александрович Кондрашов | Тяговая подстанция постоянного тока с инерционным накопителем энергии |
-
2021
- 2021-01-29 RU RU2021102134U patent/RU205077U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU30472U1 (ru) * | 2003-01-08 | 2003-06-27 | Петербургский государственный университет путей сообщения | Тяговая подстанция постоянного тока |
| RU2365017C1 (ru) * | 2008-06-26 | 2009-08-20 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Тяговая подстанция постоянного тока с емкостными накопителями энергии |
| CN103434421A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-12-11 | 华北电力大学（保定） | 一种基于新能源的混合双向互动式直流牵引供电系统 |
| RU2636847C1 (ru) * | 2016-08-03 | 2017-11-28 | Илья Александрович Кондрашов | Тяговая подстанция постоянного тока с инерционным накопителем энергии |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103427430B (zh) | 一种混合储能系统在微网中的能量管理方法 | |
| CN111313443A (zh) | 一种铁路牵引变电所的功率峰值调节系统和方法 | |
| CN109572491A (zh) | 一种电气化铁路牵引网供电构造及其控制方法 | |
| CN102792548A (zh) | 电池组的充电均衡系统 | |
| CN203780389U (zh) | 一种移动应急电源车 | |
| CN109768561A (zh) | 一种电动汽车控制方法及系统 | |
| CN105610190A (zh) | 轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置及系统 | |
| CN110071533A (zh) | 一种适用于储能辅助发电机组调频的pmu改造系统 | |
| CN204145012U (zh) | 一种用于超级电容储能式有轨电车的地面成套充电装置 | |
| CN206685965U (zh) | 一种直流电源系统 | |
| RU205077U1 (ru) | Тяговая подстанция постоянного тока с системой накопления электроэнергии | |
| CN101959710B (zh) | 用于有轨车辆的储能器系统 | |
| RU203358U1 (ru) | Пост секционирования переменного тока с гибридным накопителем электроэнергии | |
| CN208760444U (zh) | 轨道交通供电系统 | |
| CN208127888U (zh) | 一种储能备电一体化ups电源系统 | |
| CN217170464U (zh) | 列车储能及应急冗余一体化供电电路及控制系统 | |
| CN209505511U (zh) | 一种电气化铁路牵引网供电构造 | |
| RU202369U1 (ru) | Гибридный накопитель электроэнергии для системы тягового электроснабжения постоянного тока | |
| CN113263924A (zh) | 列车储能及应急冗余一体化供电电路及其控制方法和控制系统 | |
| Jarzyna et al. | Battery-supported trolleybus traction network—a component of the municipal smart grid | |
| RU192347U1 (ru) | Энергоустановка электровоза двойного питания с гибридным накопителем энергии | |
| RU182831U1 (ru) | Пост секционирования постоянного тока с гибридным накопителем энергии | |
| RU120054U1 (ru) | Система электроснабжения железных дорог постоянного тока с накопителями энергии | |
| CN205846720U (zh) | 一种低压直流微电网实验平台 | |
| RU217285U1 (ru) | Гибридный накопитель электроэнергии для системы тягового электроснабжения постоянного тока |